DE19832946A1

DE19832946A1 - Hand drill with air-powered hammer mechanism

Info

Publication number: DE19832946A1
Application number: DE19832946A
Authority: DE
Inventors: Matthias Blessing
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-01-27
Also published as: EP0974428A3; EP0974428A2; CN1251794A; US6209659B1; JP2000071117A

Abstract

Ein Handbohrgerät weist ein drucklufterregtes Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen auf, das über ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Das Schlagwerk (21) umfasst einen Pneumatikzylinder (22), der wenigstens eine Belüftungs- und wenigstens eine Entlüftungsbohrung (23, 24) aufweist. Innerhalb des Pneumatikzylinders (22) ist ein Schlagkolben (30) geführt, der mit Druckluft beaufschlagbar und periodisch gegen ein Döpperelement (15) beschleunigbar ist. Das Döpperelement (15) durchsetzt eine vordere Begrenzungswand (25) des Pneumatikzylinders (22) axial und dient der Übertragung von axialen Schlägen an ein in eine Werkzeugaufnahme eingespanntes Bohr- oder Meisselwerkzeug. Ein im Gehäuse angeordneter Drehantrieb erlaubt eine Rotation des in die Werkzeugaufnahme eingespannten Bohr- oder Meisselwerkzeugs um seine Achse. Das Schaltventil ist im Schlagkolben integriert und weist Aussparungen und Bohrungen (46-52) auf, die abwechselnd mit der Be- bzw. der Entlüftungsbohrung (23, 24) im Pneumatikzylinder (22) in Wirkverbindung bringbar sind.A hand drill has a striking mechanism excited by compressed air for generating axial impacts, which is connected to a compressed air source via a switching valve. The striking mechanism (21) comprises a pneumatic cylinder (22) which has at least one ventilation and at least one ventilation hole (23, 24). A percussion piston (30) is guided within the pneumatic cylinder (22) and can be pressurized with compressed air and periodically accelerated against a striking element (15). The striking element (15) passes axially through a front boundary wall (25) of the pneumatic cylinder (22) and serves to transmit axial impacts to a drilling or chiseling tool clamped in a tool holder. A rotary drive arranged in the housing allows the drilling or chisel tool clamped in the tool holder to rotate about its axis. The switching valve is integrated in the percussion piston and has cutouts and bores (46-52) which can be brought into operative connection alternately with the ventilation bore (23, 24) in the pneumatic cylinder (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Handbohrgerät mit einem drucklufterregten Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hand drill with an air-powered hammer mechanism for Generation of axial impacts according to the preamble of patent claim 1.

Neben den bekannten Handbohrgeräten mit elektropneumatischen Schlagwerken oder mechanischen Schlagwerken, wie Ratschenschlagwerk, Federbügelschlagwerk oder Feder-Nocken Schlagwerk, sind auch Geräte bekannt, die ein drucklufterregtes Schlag werk zur Erzeugung von axialen Schlägen aufweisen. Drucklufterregte bzw. servopneu matische Schlagwerke besitzen einen Pneumatikzylinder, in dem ein Schlagkolben ange ordnet ist, der mit Hilfe von Druckluft periodisch gegen ein Döpperelement beschleunigt wird, das der Übertragung der axialen Schläge an ein in eine Werkzeugaufnahme des Handbohrgeräts eingespanntes Bohr- bzw. Meisselwerkzeug dient. Bei den bisher bekannten drucklufterregten Schlagwerken ist zwischen dem Pneumatikzylinder und der Druckluftquelle, beispielsweise einem im Handbohrgerät integrierten Kompressor, wenigstens ein Schaltventil angeordnet, das der Umschaltung der Pneumatik zylindervolumina von Be- zu Entlüftung dient, um den Schlagkolben innerhalb des Pneumatikzylinders in eine periodische Hin- und Her-Bewegung zu versetzen. Die Steuerung des Schaltventils erfolgt mit Hilfe von Endschaltern, welche in der vorderen bzw. in der rückwärtigen Endposition des Schlagkolbens aktivierbar sind. Die eigentliche Umschaltung des Schaltventils erfolgt dann mechanisch, elektrisch oder über Steuerdruckluftleitungen.In addition to the known hand drills with electropneumatic hammer mechanisms or mechanical hammer mechanisms, such as ratchet hammer mechanism, spring clip hammer mechanism or Spring-cam percussion, devices are also known that blow a compressed air Have plant for generating axial impacts. Compressed air or servo-new Matic striking mechanisms have a pneumatic cylinder in which a percussion piston is attached is arranged, which accelerates periodically with the help of compressed air against an anvil element is the transmission of the axial blows to a tool holder of the Hand drill clamped drilling or chisel tool is used. With the so far known compressed air-excited percussion mechanisms is between the pneumatic cylinder and the Compressed air source, for example a compressor integrated in the hand drill, at least one switching valve arranged to switch the pneumatics cylinder volume from ventilation to ventilation serves to keep the percussion piston inside the To put the pneumatic cylinder in a periodic back and forth movement. The The switching valve is controlled with the help of limit switches, which are located in the front or can be activated in the rear end position of the percussion piston. The real one The switching valve is then switched over mechanically, electrically or via Control compressed air lines.

Nachteilig an den bekannten, drucklufterregten Schlagwerken ist, dass sie grosse Totvolumina aufweisen, die bei jedem Takt zwischen einem druckbeaufschlagten und einem drucklosen Zustand umgeladen werden müssen. Dies führt nicht nur zu zeitlichen Verzögerungen, die sich negativ auf die erzielbare Schlagfrequenz auswirken. Das permanente Umladen von einem drucklosen in einen druckbeaufschlagten Zustand und umgekehrt führt zu relativ grossen Energieverlusten. Die bekannten, drucklufterregten Schlagwerke weisen Endschalter und wenigstens ein Schaltventil auf. Daraus resultieren Schaltzeitverzögerungen, die sich ebenfalls negativ auf die Schlagleistung auswirken können. Die Einzelschlagenergie und die Frequenz der erzeugten axialen Schläge sind nur in geringem Mass über den an das Schlagwerk angelegten Druck steuerbar.A disadvantage of the known, compressed air-excited striking mechanisms is that they are large Have dead volumes that occur between each pressurized and must be reloaded in a depressurized state. This not only leads to temporal Delays that have a negative impact on the attainable stroke rate. The permanent reloading from an unpressurized to a pressurized state and vice versa leads to relatively large energy losses. The well-known, compressed air excited Striking mechanisms have limit switches and at least one switching valve. Result from it Switching time delays, which also have a negative impact on the impact performance can. The single impact energy and the frequency of the axial impacts generated are only controllable to a small extent via the pressure applied to the striking mechanism.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteilen der drucklufterregten Schlagwerke des Stands der Technik abzuhelfen. Es soll ein Handbohrgerät mit einem drucklufterregten Schlagwerk geschaffen werden, bei dem Schaltzeitverzögerungen weitgehend ausgeschaltet werden können. Die für das Umladen der Totvolumina erforderliche Energie soll verringert werden, und die Energiebilanz für die Schlag erzeugung soll insgesamt verbessert werden. Das Handbohrgerät soll auch grössere Variationsmöglichkeiten in der Verstellbarkeit der Einzelschlagenergie und der Schlag frequenz der erzeugten axialen Schläge bieten.The object of the present invention is to overcome these disadvantages of compressed air To remedy prior art percussion devices. It is supposed to be a hand drill with a compressed air-excited percussion mechanism are created, with switching time delays can be largely switched off. The for reloading the dead volumes required energy should be reduced, and the energy balance for the blow generation should be improved overall. The hand drill should also be larger Possibilities of variation in the adjustability of the single impact energy and the impact offer frequency of the generated axial impacts.

Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Handbohrgerät mit einem innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten, drucklufterregten Schlagwerk, das die im kennzeich nenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Das erfin dungsgemässe Handbohrgerät weist ein drucklufterregtes Schlagwerk zur Erzeugung von axialen Schlägen auf, das über ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Das Schlagwerk umfasst einen Pneumatikzylinder, der wenigstens eine Belüftungs- und wenigstens eine Entlüftungsbohrung aufweist. Innerhalb des Pneumatikzylinders ist ein Schlagkolben geführt, der mit Druckluft beaufschlagbar und periodisch gegen ein Döpperelement beschleunigbar ist. Das Döpperelement durchsetzt eine vordere Begrenzungswand des Pneumatikzylinders axial und dient der Übertragung von axialen Schlägen an ein in eine Werkzeugaufnahme eingespanntes Bohr- oder Meissel werkzeug. Ein im Gehäuse angeordneter Drehantrieb erlaubt eine Rotation des in die Werkzeugaufnahme eingespannten Bohr- oder Meisselwerkzeugs um seine Achse. Das Schaltventil ist im Schlagkolben integriert und weist Aussparungen und Bohrungen auf, die abwechselnd mit der Be- bzw. der Entlüftungsbohrung im Pneumatikzylinder in Wirkverbindung bringbar sind.The solution to these tasks is a hand drill with one within one Device housing arranged, compressed air-excited percussion, which characterizes the Nenden section of claim 1 features listed. That invented Hand drill according to the invention has a compressed air-excited hammer mechanism for generation from axial impacts, which is connected to a compressed air source via a switching valve is. The striking mechanism comprises a pneumatic cylinder which has at least one ventilation and has at least one vent hole. Is inside the pneumatic cylinder a percussion piston, which can be pressurized with compressed air and periodically against The striking element can be accelerated. The striking element penetrates a front one Boundary wall of the pneumatic cylinder axially and is used for the transmission of axial Impacts on a drill or chisel clamped in a tool holder Tool. A rotary drive arranged in the housing allows rotation of the in the Tool holder clamped drilling or chisel tool around its axis. The The switching valve is integrated in the percussion piston and has cutouts and bores, which alternate with the ventilation hole in the pneumatic cylinder in Active connection can be brought.

Indem das Schaltventil in den Schlagkolben integriert ist, befindet sich das Schaltventil innerhalb des Arbeitsvolumens des Pneumatikzylinders. An der Belüftungsbohrung des Pneumatikzylinders liegt konstant Druckluft an. Die Entlüftungsbohrung dient aus schliesslich der Abfuhr von Druckluft aus dem Pneumatikzylinder. Die Totvolumina, die bei jedem Takt vom drucklosen in den druckbeaufschlagten Zustand umgeladen werden müssen, sind auf die Aussparungen und Bohrungen im Schaltventil beschränkt. Durch die Verringerung der Totvolumina wird die für das Umladen erforderliche Energie verringert, und die Gesamtenergiebilanz für die Schlagerzeugung wird verbessert. Die Anzahl von Leitungen, Anschlüssen und Maschinenelementen wird verringert, indem anstelle des separaten Schaltventils der Schlagkolben die Ventilfunktion übernimmt. Schaltverzögerungen können vermieden werden, da der Schlagkolben sein eigener Endschalter ist.The switching valve is located in that the switching valve is integrated in the percussion piston within the working volume of the pneumatic cylinder. At the ventilation hole of the Pneumatic cylinder is constantly pressurized air. The vent hole is used finally the discharge of compressed air from the pneumatic cylinder. The dead volumes that be reloaded from pressureless to pressurized state at every cycle are limited to the cutouts and holes in the switching valve. By the reduction in dead volumes becomes the energy required for reloading is reduced, and the overall energy balance for impact generation is improved. The Number of lines, connections and machine elements is reduced by Instead of the separate switching valve, the percussion piston takes over the valve function. Switching delays can be avoided because the percussion piston is its own Is limit switch.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist der Schlagkolben einen integrierten Schaltkolben auf, der zwischen zwei Endpositionen axial verschiebbar ist, wobei das Schaltventil in Be- bzw. Entlüftungsstellung schaltbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante bildet der Schlagkolben ein Ventilgehäuse, in welchem ein zylindrisches Schaltelement axial verschiebbar ist.In an advantageous embodiment variant, the percussion piston has an integrated one Switching piston on which is axially displaceable between two end positions, the The switching valve can be switched in the ventilation position. In this variant the percussion piston forms a valve housing in which a cylindrical switching element is axially displaceable.

Indem der Schaltkolben beim Vorwärtshub die frontseitige Begrenzungsfläche und beim Rückwärtshub die rückwärtige Begrenzungsfläche des Schlagkolbens überragt und vor dem Schlagkolben in Anlage zur vorderen bzw. zu einer rückwärtigen Begrenzungswand des Pneumatikzylinders kommt, bildet er die Endschalter für die beiden Extremlagen des Schlagkolbens. Schaltverzögerungen zwischen dem Endschalter und dem Schaltventil sind ausgeschlossen, da der Schaltkolben gleichzeitig den Ventilkörper bildet. Der Schaltkolben überragt die Begrenzungsflächen des Schlagkolbens und kommt bereits in Anlage zu der vorderen bzw. der rückwärtigen Begrenzungswand des Pneumatik zylinders bevor der Schlagkolben seine Extremlage erreicht hat. Dadurch wird der Schaltkolben innerhalb des Schlagkolbens axial verschoben und das Schaltventil wird von der Be- in die Entlüftungsstellung umgeschaltet und umgekehrt. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird die periodische Hin- und Her-Bewegung des Schlagkolbens gleichzeitig für eine mechanische Umschaltung des Schaltventils genutzt.By the switching piston at the forward stroke the front surface and at Reverse stroke projects beyond and beyond the rear boundary surface of the percussion piston the percussion piston in contact with the front or rear boundary wall of the pneumatic cylinder, it forms the limit switches for the two extreme positions of the Percussion piston. Switching delays between the limit switch and the switching valve are excluded because the switching piston also forms the valve body. The Shift piston protrudes beyond the boundary surfaces of the percussion piston and is already in Attachment to the front or rear boundary wall of the pneumatics cylinder before the percussion piston has reached its extreme position. This will make the Shift piston axially displaced within the percussion piston and the switching valve is switched from the loading to the venting position and vice versa. Through the Training according to the invention, the periodic back and forth movement of the Percussion piston simultaneously used for mechanical switching of the switching valve.

Vorzugsweise ist im Volumen zwischen der rückwärtigen Begrenzungsfläche des Schlagkolbens und der rückwärtigen Begrenzungswand des Pneumatikzylinders ein Federelement angeordnet. Das Federelement nimmt bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens Energie auf und unterstützt dadurch die Vorwärtsbeschleunigung in Richtung des Döpperelements. Beim Abbremsen des nach rückwärts beschleunigten Schlagkolbens wird seine Bewegungsenergie in der Feder gespeichert und beim Vorwärtshub wieder an den Schlagkolben abgegeben. Preferably in the volume between the rear boundary surface of the Percussion piston and the rear boundary wall of the pneumatic cylinder Spring element arranged. The spring element takes on the backward movement of the Percussion piston energy and thereby supports the forward acceleration in Direction of the striking element. When braking the accelerated backwards Percussion piston its kinetic energy is stored in the spring and at Forward stroke returned to the percussion piston.

Indem die rückwärtige Begrenzungswand des Pneumatikzylinders von einer Stellplatte gebildet ist, deren axiale Anordnung im Pneumatikzylinder veränderbar ist, kann sehr einfach eine Hubverstellung realisiert werden. Durch das axiale Verschieben der Stellplatte ist die Einzelschlagenergie und die Schlagfrequenz sehr einfach verstellbar, ohne dabei den Versorgungsdruck ändern zu müssen. Bei Anordnung der Stellplatte in einem grossen Abstand vom Döpperelement wird ein grosser Hub des Schlagkolbens erreicht. Auf diese Weise sind grosse Einzelschlagenergien und niedrige Schlagfrequenzen einstellbar. Bei einer Verkleinerung des Hubs durch eine Anordnung der Stellplatte in einem geringeren Abstand von dem Döpperelement sind axiale Schläge mit kleiner Einzelschlagenergie und hohen Schlagfrequenzen herstellbar.By placing the rear boundary wall of the pneumatic cylinder from a positioning plate is formed, the axial arrangement of which can be changed in the pneumatic cylinder can be very simply a stroke adjustment can be realized. By axially moving the The single impact energy and the impact frequency are very easily adjustable, without having to change the supply pressure. When arranging the shelf in a large distance from the striking element becomes a large stroke of the percussion piston reached. In this way, large single impact energies are low Beat frequencies adjustable. When the stroke is reduced by an arrangement the positioning plate at a shorter distance from the striking element are axial strikes can be produced with low single impact energy and high impact frequencies.

Vorzugsweise ist die axiale Anordnung der Stellplatte kontinuierlich verstellbar. Dazu kann der Pneumatikzylinder in seinem rückwärtigen Abschnitt beispielsweise mit einem Innengewinde ausgestattet sein. Die Stellplatte weist an ihrem Umfang ein korrespondierendes Aussengewinde auf. Dadurch ist der Hub sehr einfach verstellbar, indem die Stellplatte mehr oder weniger weit in den Pneumatikzylinder eingeschraubt wird.The axial arrangement of the adjusting plate is preferably continuously adjustable. To can the pneumatic cylinder in its rear section, for example, with a Be equipped with an internal thread. The setting plate has on its circumference corresponding external thread. This makes the stroke very easy to adjust, by screwing the positioning plate more or less far into the pneumatic cylinder becomes.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die axiale Anordnung der Stellplatte automatisch verstellbar. Dies kann beispielsweise auch nach Massgabe von vorgebbaren Kriterien während des Betriebs des Handbohrgeräts erfolgen.In an advantageous embodiment of the invention, the axial arrangement of the The shelf is automatically adjustable. This can, for example, also in accordance with Predefinable criteria take place during the operation of the hand drill.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:The invention will now be described with reference to the schematic drawings explained in more detail. In a representation that is not to scale:

Fig. 1 ein Blockschema eines erfindungsgemäss ausgestatteten Handbohrgeräts; Fig. 1 is a block diagram of a drill according to the invention equipped hand;

Fig. 2 das erfindungsgemässe, drucklufterregte Schlagwerk im Axialschnitt und Fig. 2, the compressed air excited percussion mechanism in axial section and

Fig. 3-6 das Schlagwerk aus Fig. 2 mit verschiedenen Stellungen des Schlagkolbens. Fig. 3-6 the striking mechanism from Fig. 2 with different positions of the percussion piston.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema des erfindungsgemäss ausgestatteten Handbohrgeräts, das gesamthaft mit 1 bezeichnet ist. Es weist ein Gehäuse 2 mit einem Handgriff 3 auf, an dem ein Hauptschalter 4 für die Aktivierung des Handbohrgeräts 1 angeordnet ist. Die Versorgung von innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten, elektrischen Komponenten mit Energie erfolgt über eine elektrische Zuleitung, die mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. An der dem Handgriff 3 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine Werk zeugaufnahme 6 vorgesehen, in die ein Bohr- oder Meisselwerkzeug einspannbar ist, das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 angedeutet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein elektrischer Antriebsmotor 8 angeordnet. Die Antriebswelle 9 des Antriebsmotors ist mit einer Getriebeanordnung 10 verbunden, die zwei Ausgänge besitzt. Der eine Ausgang der Getriebeanordnung 10 dient dem Drehantrieb des in die Werkzeugaufnahme 6 eingespannten Bohrwerkzeugs 7. Dazu ist eine ausgangsseitige Antriebswelle 11 der Getriebeanordnung 10 mit einem Kegelstirnrad 12 versehen, das in drehschlüssigem Eingriff mit einer Umfangsverzahnung 13 einer Maschinenspindel 14 steht. Das Dreh moment der axial rotierbaren Maschinenspindel 14 ist über ein Übertragungsglied 15 auf die Werkzeugaufnahme 6 und das in die Werkzeugaufnahme eingespannte Bohrwerk zeug 7 übertragbar. Fig. 1 shows a block diagram of the hand drill equipped according to the invention, which is designated overall by 1 . It has a housing 2 with a handle 3 , on which a main switch 4 for activating the hand drill 1 is arranged. Electrical components arranged within the housing 2 are supplied with energy via an electrical feed line, which is provided with the reference symbol 5 . On the opposite side of the handle 3 of the housing 2 a tool holder 6 is provided, in which a drilling or chisel tool can be clamped, which is indicated in Fig. 1 with the reference numeral 7 . An electric drive motor 8 is arranged within the housing 2 . The drive shaft 9 of the drive motor is connected to a gear arrangement 10 which has two outputs. One output of the gear arrangement 10 serves to drive the drilling tool 7 clamped in the tool holder 6 . For this purpose, an output-side drive shaft 11 of the gear arrangement 10 is provided with a bevel spur gear 12 which is in rotationally engaged engagement with a circumferential toothing 13 of a machine spindle 14 . The torque of the axially rotatable machine spindle 14 can be transmitted via a transmission member 15 to the tool holder 6 and the boring tool 7 clamped in the tool holder.

Eine Welle 16, die am zweiten Ausgang der Getriebeanordnung 10 vorgesehen ist, treibt einen Kompressor 17 zur Erzeugung von Druckluft. Der Ausgang 20 des Kompressors 17 ist mit einer Belüftungsbohrung 23 eines Pneumatikzylinders 22 eines drucklufterregten Schlagwerks 21 verbunden, das vorzugsweise koaxial innerhalb der Maschinenspindel 14 angeordnet ist. Ein Eingang 18 des Kompressors 17 ist an eine Entlüftungsbohrung 24 des Pneumatikzylinders 22 angeschlossen. Zum Ausgleich von Leckagen ist eingangs des Kompressors 17 wenigstens ein weiterer Lufteingang vorgesehen, der mit dem Bezugszeichen 19 angedeutet ist. Die vom Schlagwerk 21 erzeugten, axialen Schläge sind über ein Döpperelement auf das in die Werkzeug aufnahme 6 eingespannte Bohrwerkzeug 7 übertragbar. Vorzugsweise ist das Döpperelement von dem Übertragungsglied 15 gebildet, welches damit neben der Drehmomentübertragung auch die Funktion der Axialschlagübertragung aufweist.A shaft 16 , which is provided at the second output of the gear arrangement 10 , drives a compressor 17 for generating compressed air. The outlet 20 of the compressor 17 is connected to a ventilation bore 23 of a pneumatic cylinder 22 of a compressed air-excited hammer mechanism 21 , which is preferably arranged coaxially within the machine spindle 14 . An input 18 of the compressor 17 is connected to a vent hole 24 of the pneumatic cylinder 22 . To compensate for leaks, at least one further air inlet is provided at the beginning of the compressor 17 , which is indicated by the reference number 19 . The axial strikes generated by the striking mechanism 21 can be transmitted via a striking element to the drilling tool 7 clamped in the tool holder 6 . The striking element is preferably formed by the transmission member 15 , which thus also has the function of the axial impact transmission in addition to the torque transmission.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Axialschnitt des drucklufterregten Schlagwerks 21. Der Pneumatikzylinder 22 weist eine Belüftungsbohrung 23 und eine Entlüftungsbohrung 24 auf, die mit der Druckluftquelle, beispielsweise dem Kompressor verbunden sind. Der Arbeitsraum des Pneumatikzylinders 22 ist durch eine vordere Begrenzungs fläche 25 und eine rückwärtige Begrenzungsfläche 26 begrenzt. Die vordere Begren zungsfläche 25 ist vom Döpperelement 15 axial durchsetzt, das in den Arbeitsraum ragt. Wie zuvor erwähnt wurde, erfüllt das Döpperelement 15 zugleich die Funktion eines Drehmomentübertragungsglieds für die Rotation des in die Werkzeugaufnahme eingespannten Bohrwerkzeugs. Ein Dichtring 38 dichtet den Arbeitsraum des Druck zylinders im Bereich des die vordere Begrenzungsfläche 25 durchsetzenden Döpperelements 15 nach aussen ab. Die rückwärtige Begrenzungsfläche 26 ist mit Vorteil von einer Stellplatte 27 gebildet, die mit einem Aussengewinde 28 versehen ist. Nachdem der dem Döpperelement 15 gegenüberliegende, rückwärtige Abschnitt des Pneumatikzylinders 22 mit einem Innengewinde 29 versehen ist, ist das Volumen des Arbeitsraums des Pneumatikzylinders 22 durch Verstellen der Stellplatte 27 veränderbar. Die Veränderung der Position der Stellplatte 27 kann bei Bedarf händisch erfolgen. In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Stellplatte 27 in Abhängigkeit von vorgebbaren Kriterien automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Stellmotors, verstellbar. Die Verstellung der Stellplatte kann beispielsweise auch während des Betriebs des Handbohrgeräts erfolgen, um die Einzelschlagenergie und die Schlag frequenz der vom Schlagwerk erzeugten axialen Schläge anzupassen. Fig. 2 shows a schematic axial section of the pneumatic percussion mechanism excited 21st The pneumatic cylinder 22 has a ventilation hole 23 and a ventilation hole 24 , which are connected to the compressed air source, for example the compressor. The working space of the pneumatic cylinder 22 is limited by a front boundary surface 25 and a rear boundary surface 26 . The front limita tion surface 25 is axially penetrated by the striking element 15 , which protrudes into the working space. As previously mentioned, the striking element 15 also fulfills the function of a torque transmission element for the rotation of the drilling tool clamped in the tool holder. A sealing ring 38 seals the working space of the pressure cylinder in the region of the striking element 15 passing through the front boundary surface 25 from the outside. The rear boundary surface 26 is advantageously formed by an adjusting plate 27 , which is provided with an external thread 28 . After the back section of the pneumatic cylinder 22 opposite the striking element 15 is provided with an internal thread 29 , the volume of the working space of the pneumatic cylinder 22 can be changed by adjusting the adjusting plate 27 . The position of the positioning plate 27 can be changed manually if required. In an advantageous variant of the invention, the setting plate 27 can be adjusted automatically, for example with the aid of a servomotor, depending on predefinable criteria. The adjustment of the setting plate can for example also take place during the operation of the hand drill in order to adjust the single impact energy and the impact frequency of the axial impacts generated by the impact mechanism.

Der Arbeitsraum des Pneumatikzylinders 22 ist durch einen Schlagkolben 30 in eine vordere Druckkammer 35 und eine rückwärtige Druckkammer 36 unterteilt. Die vordere Druckkammer 35 erstreckt sich zwischen der vorderen Prallfläche 33 des Schlagkolbens 30 und der vorderen Begrenzungsfläche 25 des Pneumatikzylinders 22. Die rückwärtige Druckkammer 36 ist in axialer Richtung von der Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30 und der rückwärtigen Begrenzungsfläche 26 der Stellplatte 27 begrenzt. Der Schlagkolben 30 weist eine im wesentlichen symmetrische Aussenkontur auf. Zwei Einstiche an seinem Umfang ergeben in Verbindung mit dem zylindrischen Gehäuse des Pneumatikzylinders 22 einen vorderen Ringraum 31 und einen rückwärtigen Ringraum 32. Dichtungsringe 37, die in der Umfangsfläche des Schlagkolbens 30 angeordnet sind, dichten die beiden Ringräume 31 und 32 gegeneinander und gegenüber der vorderen und der rückwärtigen Druckkammer 35 bzw. 36 ab. In der rückwärtigen Druckkammer 36 ist eine Schraubenfeder 40 angeordnet, die sich im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise an der Stellplatte 27 abstützt. Die Schraubenfeder 40 ist zwischen der Stellplatte 27 und der Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30 komprimierbar.The working space of the pneumatic cylinder 22 is divided by a percussion piston 30 into a front pressure chamber 35 and a rear pressure chamber 36 . The front pressure chamber 35 extends between the front impact surface 33 of the impact piston 30 and the front boundary surface 25 of the pneumatic cylinder 22 . The rear pressure chamber 36 is delimited in the axial direction by the rear surface 34 of the percussion piston 30 and the rear boundary surface 26 of the setting plate 27 . The percussion piston 30 has an essentially symmetrical outer contour. In connection with the cylindrical housing of the pneumatic cylinder 22, two punctures on its circumference result in a front annular space 31 and a rear annular space 32 . Sealing rings 37 , which are arranged in the circumferential surface of the percussion piston 30 , seal the two annular spaces 31 and 32 against one another and against the front and rear pressure chambers 35 and 36, respectively. In the rear pressure chamber 36 , a coil spring 40 is arranged, which is supported, for example, on the setting plate 27 in the illustrated embodiment. The coil spring 40 is compressible between the adjusting plate 27 and the rear surface 34 of the percussion piston 30 .

In einer gestuften, axial verlaufenden Bohrung 39 des Schlagkolbens 30 ist ein Schaltkolben 41 angeordnet, der axial verschiebbar ist und eine grössere, axiale Länge aufweist als der Schlagkolben 30. Der Schaltkolben 41 ist symmetrisch aufgebaut und besitzt einen im Aussendurchmesser erweiterten Mittenabschnitt 42. Die axiale Verschiebbarkeit des Schaltkolbens 41 ist durch Anschlagschultern für den Mittenabschnitt 42 begrenzt. Eine vordere Anschlagschulter 43 ist durch den Durchmessersprung der gestuften Bohrung 39 im Schlagkolben 30 gebildet. Die rückwärtige Anschlagschulter 45 wird von der Begrenzungsfläche einer Fixierbuchse 44 gebildet, die den rückwärtigen Abschnitt des Schaltkolbens 41 umgibt und in der gestuften Bohrung 39 durch Einschrauben oder im Presssitz gehalten ist. Der axiale Abstand der Anschlagschultern 43 und 45 ist grösser, als die axiale Erstreckung des im Durchmesser erweiterten Mittenabschnitts 42 und begrenzt die axiale Verschiebbarkeit des innerhalb des Schlagkolbens 30 gelagerten Schaltkolbens 41. Der Schaltkolben 41 ist mit Bohrungen und Ringräumen versehen, die zusammen mit den Ringräumen 31, 32 und Steuerbohrungen des Schlagkolbens 30 eine integrierte Ventilfunktion mit Endpunktumschaltung ergeben.A switching piston 41 is arranged in a stepped, axially running bore 39 of the percussion piston 30 , which is axially displaceable and has a greater axial length than the percussion piston 30 . The switching piston 41 is constructed symmetrically and has a central section 42 which has an enlarged outer diameter. The axial displaceability of the switching piston 41 is limited by stop shoulders for the central section 42 . A front stop shoulder 43 is formed by the jump in diameter of the stepped bore 39 in the percussion piston 30 . The rear stop shoulder 45 is formed by the boundary surface of a fixing bush 44 which surrounds the rear section of the switching piston 41 and is held in the stepped bore 39 by screwing in or in an interference fit. The axial distance between the abutment shoulders 43 and 45 is greater than the axial extent of the central section 42 , which has a larger diameter, and limits the axial displaceability of the switching piston 41 mounted within the percussion piston 30 . The switching piston 41 is provided with bores and annular spaces, which together with the annular spaces 31 , 32 and control bores of the percussion piston 30 result in an integrated valve function with end point switching.

Anhand der schematischen Axialschnitte in Fig. 3-6 wird die Anordnung der Bohrungen und Ringräume im Schaltkolben 41, wie auch der mit der Be- bzw. Entlüftungsbohrung 23 bzw. 24 im Pneumatikzylinder 22 zusammenschaltbaren Steuerbohrungen im Schlagkolben 30 und deren Funktion näher erläutert. Fig. 3 und 4 zeigen den Schlagkolben 30 in seinem Vorwärtshub in Richtung des Döpper elements 15. Der Schaltkolben 41 ist mit axialen Sacklochbohrungen 46 bzw. 48 versehen, deren Mündungen in die vordere bzw. in die rückwärtige Druckkammer 35 bzw. 36 weisen. Die axialen Sacklochbohrungen 46 bzw. 48 stehen mit Ventil kammern 47 bzw. 51 in Verbindung, die als Einstiche am Umfang des erweiterten Mittenabschnitts 42 ausgebildet sind. Eine Verbindungsbohrung 50 verbindet den vorderen Ringraum 31 des Schlagkolbens 30 mit der gestuften Bohrung 39. Die über die Belüftungsbohrung 23 dem Pneumatikzylinder 22 zugeführte Druckluft liegt permanent am Ringraum 31 an, während der rückwärtige Ringraum 32 permanent mit der Entlüftungsbohrung 24 in Verbindung steht.The arrangement of the bores and annular spaces in the switching piston 41 , as well as the control bores in the percussion piston 30 , which can be connected to the ventilation bore 23 or 24 in the pneumatic cylinder 22 , and their function are explained in more detail using the schematic axial sections in FIGS . 3-6. FIGS. 3 and 4 show the impact piston 30 in its forward stroke towards the anvil member 15. The switching piston 41 is provided with axial blind bores 46 and 48 , the mouths of which point into the front and rear pressure chambers 35 and 36 , respectively. The axial blind holes 46 and 48 are connected to valve chambers 47 and 51 in connection, which are formed as punctures on the circumference of the enlarged central portion 42 . A connecting bore 50 connects the front annular space 31 of the percussion piston 30 to the stepped bore 39 . The compressed air supplied to the pneumatic cylinder 22 via the ventilation bore 23 is permanently in contact with the annular space 31 , while the rear annular space 32 is permanently connected to the ventilation bore 24 .

Gemäss der Darstellung in Fig. 3 gelangt die am vorderen Ringraum 31 anliegende Druckluft über die Verbindungsbohrung 50 in die Ventilkammer 51 und über die Sack lochbohrung 48 in die rückwärtige Druckkammer 36. Dadurch wird der Schlagkolben 30 in Richtung des Döpperelements 15 beschleunigt. Die vordere Druckkammer 31 wird über die Sacklochbohrung 46, die Ventilkammer 47 und eine im Schlagkolben 30 vorgesehene Steuerbohrung 52 durch die Entlüftungsbohrung 24 im Pneumatik zylinder 22 entlüftet. Fig. 3 zeigt den Schlagkolben 30 in einer Position kurz bevor seine Prallfläche 33 gegen das Döpperelement 15 prallt. Der längere Schaltkolben 41 überragt die Prallfläche 33 des Schlagkolbens 30 und befindet sich bereits in Anlage zur vorderen Begrenzungsfläche 25 des Pneumatikzylinders 22. Bei der weiteren Vorwärts bewegung des Schlagkolbens 30 erfolgt eine axiale Verschiebung des Schaltkolbens 41 und eine Umschaltung des integrierten Ventils.According to the illustration in FIG. 3, the compressed air present at the front annular space 31 passes through the connecting bore 50 into the valve chamber 51 and through the blind bore 48 into the rear pressure chamber 36 . As a result, the percussion piston 30 is accelerated in the direction of the striking element 15 . The front pressure chamber 31 is vented through the blind bore 46 , the valve chamber 47 and a control bore 52 provided in the percussion piston 30 through the vent bore 24 in the pneumatic cylinder 22 . Fig. 3 shows the percussion piston 30 in a position just before its impact surface 33 hits the striking element 15 . The longer switching piston 41 projects beyond the impact surface 33 of the impact piston 30 and is already in contact with the front boundary surface 25 of the pneumatic cylinder 22 . With the further forward movement of the percussion piston 30 there is an axial displacement of the switching piston 41 and a switchover of the integrated valve.

Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem der Schlagkolben 30 seine vordere Extremposition erreicht hat und der Schaltkolben 41 vollständig axial verschoben ist. Der rückwärtige Abschnitt des Schaltkolbens 41 überragt die Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30. In diesem Zustand gelangt die an der Belüftungsbohrung 23 und dem vorderen Ringraum 31 anliegende Druckluft über die Verbindungsbohrung 50 und die Ventilkammer 47 in die vordere Sacklochbohrung 46 im Schaltkolben 41. Die Druckluft tritt durch die Mündung der vorderen Sacklochbohrung 46 in die von der Prallfläche 33 und der vorderen Begrenzungsfläche 25 begrenzte, vordere Druckkammer aus. In Fig. 4 ist die vordere Druckkammer vollständig geschlossen dargestellt. Die kinetische Energie des Schlagkolbens 30 wird an den Döpper 15 abgegeben. Von diesem prallt der Schlagkolben 30 unmittelbar danach zurück, wobei die vordere Druckkammer wieder geöffnet wird und mit Druckluft befüllt werden kann. Dadurch wird der Schlagkolben 30 gegen die Rückstellkraft der in der rückwärtigen Druckkammer 36 angeordneten Schraubenfeder 40 in Richtung der Stellplatte 27 beschleunigt. Bei der Verkleinerung ihres Volumens wird die rückwärtige Druckkammer 36 über die rückwärtige Sacklochbohrung 48, die Ventilkammer 51, die Steuerbohrung 52, die rückwärtige Ringkammer 32 und die Entlüftungsbohrung 24 entlüftet. Fig. 4 shows the state in which the percussion piston 30 has reached its extreme front position and the switching piston 41 is completely axially displaced. The rear section of the switching piston 41 projects beyond the rear surface 34 of the impact piston 30 . In this state, the compressed air applied to the ventilation bore 23 and the front annular space 31 reaches the front blind bore 46 in the switching piston 41 via the connection bore 50 and the valve chamber 47 . The compressed air exits through the mouth of the front blind hole 46 into the front pressure chamber delimited by the impact surface 33 and the front boundary surface 25 . In Fig. 4 the front pressure chamber is shown completely closed. The kinetic energy of the percussion piston 30 is delivered to the striker 15 . Immediately afterwards, the percussion piston 30 bounces back, the front pressure chamber being opened again and being able to be filled with compressed air. As a result, the percussion piston 30 is accelerated in the direction of the adjusting plate 27 against the restoring force of the helical spring 40 arranged in the rear pressure chamber 36 . When its volume is reduced, the rear pressure chamber 36 is vented via the rear blind bore 48 , the valve chamber 51 , the control bore 52 , the rear annular chamber 32 and the vent bore 24 .

Fig. 5 zeigt den Schlagkolben 30 während des Rückwärtshubs, kurz vor seiner rück wärtigen Extremposition. Die rückwärtige Druckkammer 36 ist nahezu vollständig ge schlossen. Die Schraubenfeder 40 ist zwischen der Rückfläche 34 des Schlagkolbens 30 und der Stellplatte 27 zusammengepresst. Sie dient der Energiespeicherung bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens 80. Die vordere Druckkammer 35 ist nahezu vollständig geöffnet. Die Be- und Entlüftung der vorderen und der hinteren Druckkammern 35 bzw. 36 erfolgt gemäss dem anhand von Fig. 4 erläuterten Schema. In der dargestellten Position befindet sich der die Rückfläche 34 überragende Schaltkolben 41 bereits in Anlage zur rückwärtigen Begrenzungsfläche 26. Durch die Weiterbewegung des Schlagkolbens 30 zu seinem rückwärtigen Totpunkt wird der Umschaltvorgang des Ventils automatisch durchgeführt. Fig. 5 shows the percussion piston 30 during the backward stroke, just before its rear extreme position. The rear pressure chamber 36 is almost completely closed ge. The coil spring 40 is compressed between the rear surface 34 of the percussion piston 30 and the adjusting plate 27 . It serves to store energy during the backward movement of the percussion piston 80 . The front pressure chamber 35 is almost completely open. The front and rear pressure chambers 35 and 36 are ventilated and vented in accordance with the diagram explained with reference to FIG. 4. In the position shown, the switching piston 41 projecting beyond the rear surface 34 is already in contact with the rear boundary surface 26 . By moving the percussion piston 30 to its rear dead center, the switching process of the valve is carried out automatically.

In Fig. 6 ist der Schlagkolben 30 an seinem rückwärtigen Totpunkt angelangt. Der Schaltvorgang durch axiales Verschieben des Schaltkolbens 41 ist abgeschlossen, und das Ventil ist umgeschaltet. Die Schraubenfeder 40 hat ihre grösstmögliche Kompression erreicht. Beim Entspannen unterstützt sie die Beschleunigung des Schlagkolbens 30 in Richtung des Döpperelements 15, indem sie die in ihr gespeicherte Energie an ihn abgibt. Durch die axiale Verschiebung des Schaltkolbens 41 gelangt die an der Belüftungsbohrung 23 und dem vorderen Ringraum 31 anliegende Druckluft über die Verbindungsbohrung 50, die Ventilkammer 51 und die Sacklochbohrung 48 in die sich öffnende, rückwärtige Druckkammer und beschleunigt den Schlagkolben 30 in Richtung des Döpperelements 15. Die vordere Druckkammer 35 wird wiederum über die Sacklochbohrung 46, die Ventilkammer 47, die Steuerbohrung 52, den rückwärtigen Ringraum 32 und die Entlüftungsbohrung 24 entlüftet.In FIG. 6, the percussion piston 30 is reached at its rear dead center. The switching process by axially shifting the switching piston 41 is completed and the valve is switched. The coil spring 40 has reached its greatest possible compression. When relaxing, it supports the acceleration of the percussion piston 30 in the direction of the striking element 15 by releasing the energy stored in it. Due to the axial displacement of the switching piston 41 , the compressed air applied to the ventilation bore 23 and the front annular space 31 reaches the opening, rear pressure chamber via the connecting bore 50 , the valve chamber 51 and the blind bore 48 and accelerates the percussion piston 30 in the direction of the striking element 15 . The front pressure chamber 35 is in turn vented via the blind bore 46 , the valve chamber 47 , the control bore 52 , the rear annular space 32 and the vent bore 24 .

Die erfindungsgemässe Integration des Schaltventils in den Schlagkolben weist den Vorteil auf, dass die Ventilfunktion und die Endumschaltfunktion von einem Teil erfüllt werden. Die Endpositionserkennung und die Umschaltung erfolgen gleichzeitig. Schaltverzögerungen können auf diese Weise vermieden werden. In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Energiespeicherung bei der Rückwärts bewegung des Schlagkolbens mit Hilfe eines Federelements, insbesondere einer Schraubenfeder. Dadurch kann sowohl beim Vor- als auch beim Rückhub eine kontinuierliche Energiezufuhr durch den Kompressor erfolgen. Zusätzliche Druckspeicher sind nicht erforderlich. Die Energiespeicherung kann aber auch über ein Luftpolster erfolgen, das zwischen der Rückfläche des Schlagkolbens und der rückwärtigen Begrenzungsfläche des Pneumatikzylinders aufgebaut wird. Dazu reicht es aus, wenn die rückwärtige Begrenzungsfläche im Bereich der Mündung der Sacklochbohrung im Schaltkolben mit Aussparungen versehen ist, die während des Umschaltvorgangs des Schaltkolbens bereits eine Belüftung der rückwärtigen Druckkammer ermöglichen und ein vollständiges Schliessen am rückwärtigen Totpunkt verhindern. Während die Erfindung am Beispiel eines Handbohrgeräts erläutert wurde, das mit einem elektrischen Antrieb und einem Kompressor für die Drucklufterzeugung ausgestattet ist, kann das erfindungsgemässe Schlagwerk auch in einem Handgerät angeordnet sein, das einen Druckluftspeicher für den Betrieb des Schlagwerks aufweist. In einer weiteren Variante der Erfindung kann das Handbohrgerät auch gesamthaft über eine Druckluftquelle betreibbar sein. In diesem Fall erfolgt sowohl der Drehantrieb des Bohrwerkzeugs als auch der Betrieb des Schlagwerks mit Hilfe einer Druckluftquelle, beispielsweise einer Pressluftleitung.The inventive integration of the switching valve in the percussion piston has the The advantage is that the valve function and the end switching function are fulfilled by one part become. The end position detection and the switchover take place simultaneously. Switching delays can be avoided in this way. In the in the figures illustrated embodiment, the energy storage takes place in reverse movement of the percussion piston with the aid of a spring element, in particular one Coil spring. As a result, one can be used for both the forward and return strokes continuous energy supply by the compressor. Additional pressure accumulators are not required. The energy storage can also be done via an air cushion take place between the rear surface of the percussion piston and the rear Boundary surface of the pneumatic cylinder is built up. It is sufficient if the rear boundary surface in the area of the mouth of the blind hole in Shift piston is provided with recesses, which during the switching process of the Switch piston already allow ventilation of the rear pressure chamber and prevent complete closure at the rear dead center. While the Invention was explained using the example of a hand drill, which with an electric Drive and a compressor for compressed air generation can do that Percussion mechanism according to the invention can also be arranged in a hand-held device, the Compressed air reservoir for the operation of the striking mechanism. In another variant According to the invention, the hand drill can also be operated as a whole via a compressed air source be operable. In this case, both the rotary drive of the drilling tool and also the operation of the striking mechanism with the aid of a compressed air source, for example one Compressed air line.

Claims

1. Hand drill with a compressed air-excited hammer mechanism ( 21 ) arranged within a housing ( 2 ) for generating axial impacts, which is connected via a switching valve to a compressed air source and a pneumatic cylinder ( 22 ) with at least one ventilation and at least one ventilation hole ( 23 , 24 ), in which a percussion piston ( 30 ) is guided which can be pressurized with compressed air and periodically accelerated against a striking element ( 15 ) which axially penetrates a front boundary wall ( 25 ) of the pneumatic cylinder ( 22 ) and transmits axial shock is aligned in a tool holder (6) is clamped drill bit or chisel bit (7), and having disposed within the housing (2), rotary drive (8-15) for the clamped into the tool holder (6) drilling or chiselling tool ( 7 ), characterized in that the switching valve is integrated in the percussion piston ( 30 ) and recesses and bores ( 46- 52 ) for the supply of compressed air to the pneumatic cylinder ( 22 ) and the discharge of compressed air from the pneumatic cylinder ( 22 ), which can alternately be brought into operative connection with the ventilation or ventilation hole ( 23 , 24 ) in the pneumatic cylinder ( 22 ).

2. Hand drill according to claim 1, characterized in that the percussion piston ( 30 ) has an integrated switching piston ( 41 ) which is axially displaceable between two end positions, the switching valve being switchable in the venting position.

3. Hand drill according to claim 2, characterized in that the switching piston ( 41 ) projects over a baffle surface ( 33 ) during the forward stroke and a rear surface ( 34 ) of the impact piston ( 30 ) during the reverse stroke and in front of the impact piston ( 30 ) in contact with the front or comes to a rear boundary surface ( 25 , 26 ) of the pneumatic cylinder ( 22 ).

4. Hand drill according to claim 3, characterized in that in a from the rear surface ( 34 ) of the percussion piston ( 30 ) and the rear boundary surface ( 26 ) of the pneumatic cylinder ( 22 ) limited rear pressure chamber ( 36 ) a compressible spring element ( 40 ) is arranged, which absorbs the energy of the percussion piston ( 30 ) during the backward acceleration and supports the forward acceleration in the direction of the striking element ( 15 ).

5. Hand drill according to claim 3 or 4, characterized in that the rear boundary surface ( 26 ) of the pneumatic cylinder ( 22 ) is formed by a positioning plate ( 27 ) whose axial arrangement in the pneumatic cylinder ( 22 ) can be changed.

6. Hand drill according to claim 5, characterized in that the axial arrangement of the adjusting plate ( 27 ) is continuously adjustable.

7. Hand drill according to claim 5 or 6, characterized in that the axial arrangement of the adjusting plate ( 27 ) is automatically adjustable according to predetermined criteria.

8. Hand drill according to one of claims 5-7, characterized in that the positioning plate ( 27 ) is adjustable during operation of the hand tool.